JP6267480B2

JP6267480B2 - 撮像装置および検査装置

Info

Publication number: JP6267480B2
Application number: JP2013217649A
Authority: JP
Inventors: 中川　啓二; 啓二中川; 正道小山; 拡太郎多田
Original assignee: Ricoh Elemex Corp; Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Ricoh Elemex Corp; Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2013-10-18
Filing date: 2013-10-18
Publication date: 2018-01-24
Anticipated expiration: 2033-10-18
Also published as: JP2015078958A

Description

本発明は、撮像装置および検査装置に関する。

従来、タイヤの内面を撮像する撮像装置を有し、撮像装置から出力された撮像データを用いて、タイヤの内面を検査する検査装置が知られている。

特開２０１２−１１２８３８号公報

この種の検査装置の撮像装置では、例えば検査時間の短縮化のために複数の撮像部を設けると、撮像装置が複雑化してしまう。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、一例として、一つの撮像部で検査対象物の複数の部位を撮像することができる撮像装置および検査装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の撮像装置は、相互に対向した一対の対向部と、前記一対の対向部を接続した接続部と、を有した検査対象物の一部を映す鏡と、前記鏡に映った前記検査対象物の鏡像と、前記検査対象物における前記鏡に映っていない部分とを撮像する一つの撮像部と、を備え、前記撮像部と前記鏡とによって構成される光学系のうち、前記一対の対向部間に位置された前記鏡は、二つだけであり、二つの前記鏡のうちの一方は、前記一対の対向部のうちの一方を映し、二つの前記鏡のうちの他方は、前記一対の対向部のうちの他方を映す。

また、本発明の検査装置は、前記撮像装置と、前記撮像装置から出力された撮像データを用いて検査対象物の異常を検出する異常検出部と、を備えた。

本発明によれば、一つの撮像部で検査対象物の複数の部位を撮像することができる。

図１は、実施形態にかかる検査装置の一例を示す概略図である。図２は、実施形態にかかる撮像部が撮像した撮像画像の一例を示す概略図である。図３は、実施形態にかかる検査装置の一例を示すブロック図である。図４は、実施形態の変形例にかかる検査装置の一例を示す概略図である。

以下に添付図面を参照して、撮像装置および検査装置の実施形態を詳細に説明する。以下の実施形態では、検査対象物がタイヤであり、タイヤの内面を検査する場合を一例として説明する。

図１に示すように、検査装置１は、撮像装置２を備え、タイヤ１００の内面１００ａ（面）を撮像装置２で撮像し、撮像によって得られた撮像データ（画像データ）を用いて、内面１００ａの凹凸の有無を検査する。詳細には、検査装置１は、撮像装置２の他に、タイヤ１００を回転させる搬送装置３０（図３参照）と、タイヤ１００の内面１００ａに光（一例として、ライン光）を照射する照明装置４（図３参照）と、を備えている。

検査対象物の一例であるタイヤ１００は、相互に対向した一対の対向部１００ｂ，１００ｃと、一対の対向部１００ｂ，１００ｃを接続した接続部１００ｄと、を有している。対向部１００ｂ，１００ｃは、サイドウォール部を含み、接続部１００ｄは、トレッド部を含む。また、タイヤ１００には、タイヤ１００の軸方向にタイヤ１００を貫通した中空部１００ｅが設けられている。また、タイヤ１００には、一対の対向部１００ｂ，１００ｃと接続部１００ｄとに囲まれた円環状の内部空間１００ｆが形成されている。

搬送装置３０は、タイヤ１００の軸心回り（車両へ装着されたときのタイヤ１００の回転方向）にタイヤ１００を回転させるものである。搬送装置３０は、一例として、対向部１００ｃと接触した状態でタイヤ１００が載置される回転台と、この回転台を回転させるモータと、を有する。検査装置１では、搬送装置３０が、タイヤ１００を回転させることで、タイヤ１００と、撮像装置２および照明装置４と、が相対移動（相対回転）させられる。

撮像装置２は、タイヤ１００の一部を映す鏡３Ａ，３Ｂと、一つの撮像部５と、を有している。撮像装置２は、保持部（図示せず）に、照明装置４と一体となって保持されている。保持部は、例えば、ロボットアームなどである。

鏡３Ａ，３Ｂは、一例として、複数（本実施形態では二つ）設けられている。鏡３Ａ，３Ｂは、一例として、タイヤ１００の一対の対向部１００ｂ，１００ｃ間に位置されている。つまり、鏡３Ａ，３Ｂは、タイヤ１００の内部空間１００ｆに位置されている。これらの二つの鏡３Ａ，３Ｂは、相互にタイヤ１００の異なる部分を映すように配置されている。一例として、二つの鏡３Ａ，３Ｂは、相互の鏡面３ａが９０度をなすように配置されている。そして、二つの鏡３Ａ，３Ｂのうちの一方（鏡３Ａ）は、一対の対向部１００ｂ，１００ｃのうちの一方（対向部１００ｂ）の内面１００ａを映す。二つの鏡３Ａ，３Ｂのうちの他方（鏡３Ｂ）は、一対の対向部１００ｂ，１００ｃのうちの他方（１００ｃ）の内面１００ａを映す。鏡３Ａ，３Ｂと撮像部５とによって構成される光学系には、鏡３Ａ，３Ｂを介さない光軸Ａ１と、鏡３Ａによって屈曲された光軸Ａ２と、鏡３Ｂによって屈曲された光軸Ａ３と、が設けられている。

撮像部５は、一例として、ＣＭＯＳイメージセンサ等のエリアカメラとして構成されている。本実施形態では、撮像部５は、一例として、タイヤ１００の中空部１００ｅに位置されている。撮像部５は、当該撮像部５の撮像方向で接続部１００ｄと対向している。撮像部５は、鏡３Ａ，３Ｂに映ったタイヤ１００の鏡像と、タイヤ１００における鏡３Ａ，３Ｂに映っていない部分と、を同時に撮像する。別の言い方をすると、撮像部５は、鏡３Ａ，３Ｂを介してタイヤ１００の一部を撮像するとともに、鏡３Ａ，３Ｂを介さずタイヤ１００の一部を撮像する。撮像部５は、鏡３Ａに映った対向部１００ｂの内面１００ａと、鏡３Ｂに映った対向部１００ｃの内面１００ａと、タイヤ１００における鏡３Ａ，３Ｂに映っていない部分としての接続部１００ｄと、を撮像する。

撮像部５の撮像範囲６は、鏡３Ａ，３Ｂを介さない撮像範囲６ａ（分割撮像範囲）と、鏡３Ａを介した撮像範囲６ｂと、鏡３Ｂを介した撮像範囲６ｃとに、分割される。図１では、撮像範囲６ａ，６ｂ，６ｃがオーバーラップしていない例が示されているが、撮像範囲６ａ，６ｂ，６ｃをオーバーラップさせてもよい。図２に、撮像部５が撮像した撮像画像１０の一例を示す。撮像画像１０は、撮像範囲６ａに対応する画像領域１０ａと、撮像範囲６ｂに対応する画像領域１０ｂと、撮像範囲６ｃに対応する画像領域１０ｃと含む。撮像部５は、照明装置４と一体にタイヤ１００と相対移動させられながら、タイヤ１００の内面１００ａの一周を撮像する。

照明装置４は、タイヤ１００の内面１００ａに光を照射する。一例として、照明装置４は、各撮像範囲６ａ〜６ｃに対応して複数の光源（第一の光源４Ａ，第二の光源４Ｂ，第三の光源４Ｃ）を有している。各光源４Ａ〜４Ｃは、例えば、ＬＥＤ光源やレーザ光源等である。

第一の光源４Ａは、撮像範囲６ａにおける接続部１００ｄの内面１００ａに光を照射し、第二の光源４Ｂは、撮像範囲６ｂにおける対向部１００ｂの内面１００ａに光を照射し、第三の光源４Ｃは、撮像範囲６ｃにおける対向部１００ｃの内面１００ａに光を照射する。本実施形態では、各光源４Ａ〜４Ｃは、一例として、搬送装置３０によるタイヤ１００の回転方向と直交するライン光（スリット光）を照射する。各光源４Ａ〜４Ｃからのライン光は、それぞれ、対応する光軸Ａ１〜Ａ３に対して斜めの角度で、内面１００ａに入射する。各光源４Ａ〜４Ｃは、タイヤ１００の内部空間１００ｆに配置することができる。なお、各光源４Ａ〜４Ｃは、タイヤ１００の内部空間１００ｆの外側に配置されてもよい。本実施形態では、光源４Ａ〜４Ｃは、ライン光を内面１００ａに照射することができる位置であれば、タイヤ１００の内側（中空部１００ｅや内部空間１００ｆ）に配置されてもよいし外側に配置されていてもよい。このとき、鏡３Ａ，３Ｂ以外の鏡（図示せず）を介して内面１００ａにライン光を照射してよい。また、光源４Ａ〜４Ｃは、撮像部５の周囲や鏡３Ａ，３Ｂの周囲に配置することができる。また、光源４Ｂ，４Ｃは、鏡３Ａ，３Ｂを介さずにライン光を内面１００ａに照射する位置に配置することができる。なお、光源４Ｂ，４Ｃは、鏡３Ａ，３Ｂを介してライン光を内面１００ａに照射する位置に配置されてもよい。また、撮像部５が光源４Ａ〜４Ｃを撮像しないように、各光源４Ａ〜４Ｃを各撮像範囲６ａ，６ｂ，６ｃ外に配置してよい。

また、本実施形態では、一例として、図３に示すように、検査装置１は、制御部２０（例えばＣＰＵ（central processing unit）等）や、ＲＯＭ２１（read only memory）、ＲＡＭ２２（random access memory）、ＳＳＤ２３（solid state drive）、光照射コントローラ２４、撮像コントローラ２５、搬送コントローラ２６、表示コントローラ２７等を備えている。光照射コントローラ２４は、制御部２０からの制御信号に基づいて、照明装置４の発光（オン、オフ）等を制御する。撮像コントローラ２５は、制御部２０からの制御信号に基づいて、撮像部５による撮像を制御する。搬送コントローラ２６は、制御部２０から受けた制御信号に基づいて、搬送装置３０を制御し、タイヤ１００の回転等を制御する。表示コントローラ２７は、制御部２０からの制御信号に基づいて、表示装置４０（例えば、ＬＣＤ（liquid crystal display）、ＯＥＬＤ（organic electroluminescent display）等）を制御する。また、制御部２０は、不揮発性の記憶部としてのＲＯＭ２１やＳＳＤ２３等にインストールされたプログラム（アプリケーション）を読み出して実行する。ＲＡＭ２２は、制御部２０がプログラムを実行して種々の演算処理を実行する際に用いられる各種データを一時的に記憶する。なお、図３に示されるハードウエアの構成はあくまで一例であって、例えばチップやパッケージにする等、種々に変形して実施することが可能である。また、各種演算処理は、並列処理することが可能であり、制御部２０等は、並列処理が可能なハードウエア構成とすることが可能である。

また、本実施形態では、一例として、制御部２０は、ハードウエアとソフトウエア（プログラム）との協働によって、検査装置１の少なくとも一部として機能（動作）する。一例として、制御部２０は、異常検出部として機能する。

制御部２０は、異常検出部として機能して、撮像装置２から出力された撮像データを用いてタイヤ１００の異常を検出する。本実施形態では、撮像部５が、照明装置４と一体にタイヤ１００と相対移動（相対回転）させられながらタイヤ１００に照射されたライン光を撮像し、制御部２０は、撮像装置２から出力された撮像データを用いて、光切断法によってタイヤ１００の異常（凹部（傷）や凸部）を検出する。タイヤ１００の内面１００ａに凹凸がある場合、内面１００ａに照射されたライン光は、その凹凸に応じて移動する。光切断法では、撮像部５の撮像データに含まれるスリット光の移動量を検出することで、タイヤ１００の内面１００ａにおける凹凸（３次元高さデータ）を演算できる。制御部２０は、演算された３次元高さデータと、予め設定されたタイヤ１００のマスタデータとが一致するか否かを比較することで、凹凸不良の検査を行うことができる。制御部２０は、検査結果を表示装置４０に表示させることができる。なお、本実施形態では、撮像画像１０には、画像領域１０ａと、画像領域１０ｂと、画像領域１０ｃとのそれぞれにライン光による輝線が出現する。光切断法では、撮像部５のピントが多少ずれていても問題無く検査を行うことができるので、撮像部５のピントは、接続部１００ｄと鏡３Ａ，３Ｂとのどちらに合わせてもよい。

以上説明したように、本実施形態では、撮像部５が、鏡３Ａ，３Ｂに映ったタイヤ１００の鏡像と、タイヤ１００における鏡４Ａ，４Ｂに映っていない部分とを撮像する。したがって、一つの撮像部５でタイヤ１００の複数の部位（本実施形態では、対向部１００ｂ，１００ｃと接続部１００ｄ）を撮像することができる。

また、本実施形態では、鏡４Ａ，４Ｂは、二つ設けられ、二つの鏡３Ａ，３Ｂのうちの一方（鏡３Ａ）は、一対の対向部１００ｂ，１００ｃのうちの一方（対向部１００ｂ）の内面１００ａを映し、二つの鏡３Ａ，３Ｂのうちの他方（鏡３Ｂ）は、一対の対向部１００ｂ，１００ｃのうちの他方（対向部１００ｃ）の内面１００ａを映す。したがって、本実施形態によれば、よりタイヤ１００のより多くの部位を一つの撮像部５で撮像することができる。

次に、本実施形態の変形例を説明する。本変形例では、撮像部５が、タイヤ１００の外側に位置されている。撮像部５は、鏡５０（第二の鏡）を介してタイヤ１００の内面１００ａを撮像する。詳細には、撮像部５は、鏡５０を介して、鏡３Ａ，３Ｂに映ったタイヤ１００の鏡像とタイヤ１００における鏡３Ａ，３Ｂに映っていない部分とを撮像する。以上の構成でも、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。

以上、本発明の実施形態および変形例を例示したが、上記実施形態および変形例はあくまで一例である。実施形態および変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。また、実施形態および変形例の構成や形状は、部分的に他の構成や形状と入れ替えて実施することも可能である。また、各構成や形状等のスペック（構造や、種類、方向、角度、形状、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数、配置、位置、材質等）は、適宜に変更して実施することができる。例えば、検査対象物は、タイヤに限定するものではなく、例えば断面が略Ｃ字状やＬ字状の部分を含む部材（例えば、レール等）であってもよい。また、検査装置は、上述した異常以外の異常を画像処理で検出することができる。また、検査装置は、撮像装置を一つまたは複数備えることができる。

１…検査装置、２…撮像装置、３Ａ…鏡、３Ｂ…鏡、３ａ…鏡面、４…照明装置、５…撮像部、２０…制御部（異常検出部）、５０…鏡（第二の鏡）、１００…タイヤ、１００ａ…内面、１００ｂ，１００ｃ…対向部、１００ｄ…接続部。

Claims

相互に対向した一対の対向部と、前記一対の対向部を接続した接続部と、を有した検査対象物の一部を映す鏡と、
前記鏡に映った前記検査対象物の鏡像と、前記検査対象物における前記鏡に映っていない部分とを撮像する一つの撮像部と、
を備え、
前記撮像部と前記鏡とによって構成される光学系のうち、前記一対の対向部間に位置された前記鏡は、二つだけであり、
二つの前記鏡のうちの一方は、前記一対の対向部のうちの一方を映し、二つの前記鏡のうちの他方は、前記一対の対向部のうちの他方を映す、撮像装置。
前記検査対象物は、タイヤであり、
前記撮像部は、当該撮像部の撮像方向で前記接続部と対向した請求項１に記載の撮像装置。
前記検査対象物は、タイヤであり、
前記撮像部は、前記タイヤの外側に位置され、第二の鏡を介して前記鏡像と前記映っていない部分とを撮像する請求項１に記載の撮像装置。
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の撮像装置と、
前記撮像装置から出力された撮像データを用いて前記検査対象物の異常を検出する異常検出部と、
を備えた検査装置。
前記検査対象物にライン光を照射する照明装置を備え、
前記撮像部は、前記照明装置と一体に、前記検査対象物と相対移動させられながら前記検査対象物に照射された前記ライン光を撮像し、
前記異常検出部は、光切断法によって前記異常を検出する請求項４に記載の検査装置。